Energía térmica

Te explicamos qué es la energía térmica, cómo se obtiene y cuáles son sus características. Además, qué es la energía calórica.

¿Qué es la energía térmica?

La energía térmica o energía calórica es el grado de energía interna contenida en un sistema termodinámico en equilibrio (un cuerpo, un conjunto de partículas, una molécula, etc.) y que es proporcional a su temperatura absoluta.

Dicho en otras palabras, la energía térmica es la que genera el movimiento interno y aleatorio de las partículas de un cuerpo (es decir, es equivalente a la energía cinética), que aumenta o disminuye por transferencia de energía, usualmente bajo la forma de calor o de trabajo.

La temperatura de un sistema y su capacidad de generar un trabajo (movimiento, etc.) dependen de su energía térmica. Esto se debe a que, como ocurre con todas las formas de energía, puede ser transformada, transmitida o conservada hasta cierto punto.

Esto implica que la energía térmica también es responsable de los estados de agregación de la materia, ya que a mayores niveles de energía, mayor agitación de las partículas constituyentes de la materia y menor posibilidad de que compartan un espacio limitado.

Las partículas de un líquido son más energéticas que las de un sólido, y las de un gas mucho más que las de un líquido. Por eso, generalmente podemos calentar (es decir, introducir energía térmica) un sólido y llevarlo al estado líquido, y seguir calentándolo para llevarlo a estado gaseoso.

La pérdida o ganancia de energía térmica es lo que define el calentamiento o el enfriamiento de un cuerpo o de un sistema. Sin embargo, no deben confundirse los siguientes conceptos:

• Temperatura. Es el promedio de energía cinética de las partículas de un cuerpo o sistema.
• Calor. Es la transferencia de energía interna de un cuerpo o sistema a otro, como producto de una diferencia de temperatura.
• Energía térmica. Es la energía total de las moléculas dentro de un cuerpo o sistema.

Ver además: Termodinámica

Características de la energía térmica

Como todos los sistemas termodinámicos tienden al equilibrio térmico con su entorno, esta energía debe poder transmitirse de un cuerpo a otro o de un cuerpo al medio ambiente, y lo hace a través de tres mecanismos esenciales:

• Conducción. La transferencia de energía se da mediante el contacto entre los cuerpos, sin intercambio de materia.
• Convección. La transferencia de energía se produce mediante el movimiento de un fluido (líquidos o gases). Si, por ejemplo, se mezclan dos fluidos, el de mayor temperatura le transferirá calor al otro, por convección.
• Radiación. La energía se transfiere sin necesidad de contacto físico y por medio de ondas electromagnéticas. Por ejemplo, el sol transmite energía térmica por radiación.

¿Cómo se obtiene la energía térmica?

La energía térmica puede obtenerse de múltiples maneras, a través de distintas fuentes que entregan calor. Así, por ejemplo, una calefacción en invierno es una fuente de energía térmica que cede calor y que nuestro cuerpo absorbe para mantenerse caliente.

El calor provisto por la calefacción proviene de la transformación de energía eléctrica en energía térmica, es decir, las fuentes de este tipo de energía pueden ser alimentadas por otras formas de energía. Por ejemplo, se puede obtener energía térmica a partir de reacciones químicas, especialmente las de óxido-reducción o combustión.

Cuando encendemos una fogata, cuando nos alimentamos y digerimos la comida, o cuando mezclamos ciertos ácidos y ciertos metales, estamos dando lugar a una reacción química (o bioquímica, en nuestro organismo) que nos permite incrementar nuestra energía interna y, por ende, nuestra energía térmica.

Ventajas y desventajas de la energía térmica

El manejo de la energía térmica es una gran ventaja para la humanidad, ya que nos brinda la posibilidad de controlar la temperatura de nuestro cuerpo y del espacio que habitamos, y nos garantiza la comodidad o incluso la supervivencia en ambientes climáticos hostiles.

Pero al mismo tiempo, la energía térmica puede conducir a escenarios descontrolados, en los que el calor dispara reacciones de combustión que pueden producir desastres, como incendios, sofocaciones o reacciones químicas imprevistas.

Ejemplos de energía térmica

Algunos ejemplos de energía térmica:

• El calor del Sol, irradiado al espacio a su alrededor y que recibimos junto a su luz cada día.
• El calor que agregamos a la comida al cocinar incrementa enormemente su energía térmica y produce cambios químicos en su composición que nos permiten digerirla con más facilidad.
• Una calefacción encendida añade energía térmica al ambiente de una habitación, y que nuestro cuerpo absorbe del aire, y la percibimos como calor.
• Cuando encendemos un fósforo, disparamos una reacción exotérmica, o sea, una reacción que incrementa la energía térmica del sistema, al menos durante el tiempo que tarda en consumirse el fósforo.
• Algunos fenómenos físicos que generan calor, como la fricción, aumentan la energía térmica de un sistema.

Energía térmica y energía calórica

En líneas generales, se habla de energía térmica y calórica sin mayor distinción, ya que ambos términos son básicamente sinónimos.

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Referencias

• “Energía térmica” en Wikipedia.
• “Energía térmica” en el Ministerio de Educación de España.
• “¿Qué es la energía térmica?” en Khan Academy.
• “Energía térmica y temperatura” en Recursos TIC.
• “Thermal energy” en The Encyclopaedia Britannica.